CN107605521B - 支顶掩护式液压支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支顶掩护式液压支架，其包括底座等，底座上安装有第一主液压缸、第二主液压缸、副液压缸以及双平行四边形机构，第一主液压缸、第二主液压缸和副液压缸分别用来支撑顶梁和为双平行四边形机构并提供动力，所述顶梁由上平台和下平台两部分组成，上平台和下平台之间通过柔性铰链链接；所述双平行四边形机构由两个相连的平行四边形支杆组成，多个高精度力分布检测传感器平均分布在顶梁和掩护梁的表面上，实时测量表面上各点的力的分布，保证实时监测到各点处力的变化，以便及时应对煤层所出现的突发状况。本发明结构设计非常简单，既能保证顶梁始终处于水平状态，又能够实时监测到各点处力的变化。

Description

支顶掩护式液压支架

技术领域

本发明涉及采煤控制技术领域，具体地，涉及一种支顶掩护式液压支架。

背景技术

液压支架主要用于水平面和小于等于10度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面。液压支架是以液压为动力实现升降、前移等运动，进行顶板支护的设备。是煤矿综合机械化开采的关键设备，是现代煤矿实现采煤、运输和支护等所有工序全部机械化的重要环节，对现代煤矿生产意义重大。液压缸是液压支架工作时完成各种运动和承载顶板压力的关键元件，它的质量直接影响着液压支架的可靠性，进而影响到煤矿的安全和正常生产。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种支顶掩护式液压支架，其改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。

根据本发明的一个方面，提供一种支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述支顶掩护式液压支架包括底座、副液压缸、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、掩护梁、下平台、上平台、高精度力分布检测传感器、单自由度伸缩式位移传感器、第一主液压缸、第二主液压缸，底座上安装有第一主液压缸、第二主液压缸、副液压缸以及双平行四边形机构，第一主液压缸、第二主液压缸和副液压缸分别用来支撑顶梁和为双平行四边形机构并提供动力，所述顶梁由上平台和下平台两部分组成，上平台和下平台之间通过柔性铰链链接；所述双平行四边形机构由两个相连的平行四边形支杆组成，双平行四边形机构分别由底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、下平台以及掩护梁组成，其中底座、下平台以及掩护梁分别看做双平行四边形机构的一个连杆结构；单自由度伸缩式位移传感器根据柔性铰链的微小位移变化来局部调整顶梁的空间位置；多个高精度力分布检测传感器平均分布在顶梁和掩护梁的表面上，实时测量表面上各点的力的分布，保证实时监测到各点处力的变化，以便及时应对煤层所出现的突发状况。

优选地，所述第一主液压缸包括主液压缸的第一缸体和主液压缸的第一活塞杆，第二主液压缸包括主液压缸的第二缸体和主液压缸的第二活塞杆，主液压缸的第一活塞杆的一端、主液压缸的第二活塞杆的一端都与下平台连接，主液压缸的第一活塞杆的另一端与主液压缸的第一缸体连接，主液压缸的第二活塞杆的另一端都与主液压缸的第二缸体连接，主液压缸的第一缸体的底端、主液压缸的第二缸体的底端都与底座连接。

优选地，所述副液压缸包括副液压缸缸体、副液压缸二级活塞杆和副液压缸一级活塞杆，副液压缸缸体、副液压缸二级活塞杆和副液压缸一级活塞杆从下往上依次连接。

优选地，所述双平行四边形机构保证在主液压缸、副液压缸的驱动下，顶梁始终保持在水平状态；独立控制主液压缸、副液压缸，进而实现分别控制双平行四边形机构，调整顶梁在危险煤层下的空间位置。

优选地，所述柔性铰链保证顶梁上平台所受煤层的压力集中在顶梁的中心位置，主液压缸的支撑点有效范围内，有效地避免支顶掩护式液压支架装备侧翻，提高了装备的使用寿命和煤层的安全系数。

优选地，所述单自由度伸缩式位移传感器测出顶梁上下平台的相对位移变化，根据此位移变化，使得支顶掩护式液压支架装备实时调整前后位置。

优选地，所述支顶掩护式液压支架的数量为多台，其中一台支顶掩护式液压支架需要调整位置时，其余支顶掩护式液压支架能够起到支撑煤层的作用。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明支顶掩护式液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。采面矿压以外载的形式作用在液压支架上。在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中，若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，则该液压支架对此采面围岩十分适应。液压支架是综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。本发明支顶掩护式液压支架结构设计非常简单，既能保证顶梁始终处于水平状态，又能够实时监测到各点处力的变化，以及将顶梁所受煤层压力集中在顶梁的中心位置处，尽可能保证各支承件合力与顶梁作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，使得该支顶掩护式液压支架装备对此采面围岩十分适应。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中的支顶掩护式液压支架装备整体结构示意图；

图2为本发明一实施例中的支顶掩护式液压支架装备俯视示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明支顶掩护式液压支架包括底座1、副液压缸6、第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9、第四连杆10、第五连杆11、第六连杆12、第七连杆13、第八连杆14、掩护梁16、下平台17、上平台18、高精度力分布检测传感器19、单自由度伸缩式位移传感器20、第一主液压缸24、第二主液压缸25，底座1上安装有第一主液压缸24、第二主液压缸25、副液压缸6以及双平行四边形机构，第一主液压缸24、第二主液压缸25和副液压缸6分别用来支撑顶梁和为双平行四边形机构并提供动力，所述顶梁由上平台18和下平台17两部分组成，上平台18和下平台17之间通过柔性铰链链接；所述双平行四边形机构由两个相连的平行四边形支杆组成，双平行四边形机构分别由底座1、第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9、第四连杆10、第五连杆11、第六连杆12、第七连杆13、第八连杆14、下平台17以及掩护梁16组成，其中底座1、下平台17以及掩护梁16分别可以看做双平行四边形机构的一个连杆结构；单自由度伸缩式位移传感器20可以根据柔性铰链的微小位移变化来局部调整顶梁的空间位置；多个高精度力分布检测传感器19平均分布在顶梁和掩护梁的表面上，可以实时测量表面上各点的力的分布，可以保证实时监测到各点处力的变化，以便及时应对煤层所出现的突发状况。

第一主液压缸24包括主液压缸的第一缸体2和主液压缸的第一活塞杆22，第二主液压缸25包括主液压缸的第二缸体23和主液压缸的第二活塞杆21，主液压缸的第一活塞杆22的一端、主液压缸的第二活塞杆21的一端都与下平台17连接，主液压缸的第一活塞杆22的另一端与主液压缸的第一缸体2连接，主液压缸的第二活塞杆21的另一端都与主液压缸的第二缸体23连接，主液压缸的第一缸体2的底端、主液压缸的第二缸体23的底端都与底座1连接，这样使用方便，方便调整顶梁。

副液压缸6包括副液压缸缸体3、副液压缸二级活塞杆4和副液压缸一级活塞杆5，副液压缸缸体3、副液压缸二级活塞杆4和副液压缸一级活塞杆5从下往上依次连接，这样结构简单，方便使用。

所述双平行四边形机构保证在主液压缸、副液压缸的驱动下，顶梁始终保持在水平状态；独立控制主液压缸、副液压缸，进而实现分别控制双平行四边形机构，调整顶梁在危险煤层下的空间位置。

所述单自由度伸缩式位移传感器可以测出顶梁上下平台的相对位移变化，根据此位移变化，使得支顶掩护式液压支架装备实时调整前后位置。

柔性铰链可以保证顶梁的上平台18所受煤层的压力集中在顶梁的中心位置，即第一主液压缸24、第二主液压缸25的支撑点有效范围内，有效地避免支顶掩护式液压支架装备侧翻，提高了装备的使用寿命和煤层的安全系数。双平行四边形机构可以保证在第一主液压缸24、第二主液压缸25、副液压缸6的驱动下，顶梁始终保持在水平状态。此外，可以独立控制第一主液压缸24、第二主液压缸25、副液压缸6，进而实现分别控制双平行四边形机构，调整顶梁在危险煤层下的空间位置。单自由度伸缩式位移传感器15可以测出顶梁上下平台的相对位移变化，根据此位移变化，使得支顶掩护式液压支架装备实时调整前后位置。

本发明支顶掩护式液压支架装备的作用是当其他无人挖掘设备工作时，挖掘空间会不断扩大，安装在顶梁上的均布高精度力分布检测传感器19会实时测出顶梁上各点的力分布；所测出的力会通过顶梁上的柔性铰链设计集中在顶梁的中心受力位置，根据力反馈，支顶掩护式液压支架装备会自动调整支顶掩护式液压支架装备的位置，前进或者后退，并且由于双平行四边形机构的设计使得顶梁始终处于水平位置，而柔性铰链的设计也使得顶梁能够根据支撑煤层表面的情况进行小范围的自动调整，增大顶梁与支撑煤层表面的接触面积；多台支顶掩护式液压支架协调工作，能够极大的提高工作效率以及危险煤层的安全系数，避免塌方，造成不可估量的损失。本发明结构设计非常简单，既能保证顶梁始终处于水平状态，又能够实时监测到各点处力的变化。

本发明支顶掩护式液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。采面矿压以外载的形式作用在液压支架上。在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中，若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，则该液压支架对此采面围岩十分适应。液压支架是综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。本发明支顶掩护式液压支架结构设计非常简单，既能保证顶梁始终处于水平状态，又能够实时监测到各点处力的变化，以及将顶梁所受煤层压力集中在顶梁的中心位置处，尽可能保证各支承件合力与顶梁作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，使得该支顶掩护式液压支架装备对此采面围岩十分适应。多台支顶掩护式液压支架装备协调工作，在其中一台支顶掩护式液压支架装备需要调整位置时，其余支顶掩护式液压支架装备能够起到支撑煤层的作用，工作效率很高，安全性也很高。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述支顶掩护式液压支架包括底座、副液压缸、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、掩护梁、下平台、上平台、高精度力分布检测传感器、单自由度伸缩式位移传感器、第一主液压缸、第二主液压缸，底座上安装有第一主液压缸、第二主液压缸、副液压缸以及双平行四边形机构，第一主液压缸、第二主液压缸和副液压缸分别用来支撑顶梁和为双平行四边形机构并提供动力，所述顶梁由上平台和下平台两部分组成，上平台和下平台之间通过柔性铰链链接；所述双平行四边形机构由两个相连的平行四边形支杆组成，双平行四边形机构分别由底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、下平台以及掩护梁组成，其中底座、下平台以及掩护梁分别看做双平行四边形机构的一个连杆结构；单自由度伸缩式位移传感器监测柔性铰链的微小位移变化；多个高精度力分布检测传感器平均分布在顶梁和掩护梁的表面上，实时测量表面上各点的力的分布，保证实时监测到各点处力的变化，以便及时应对煤层所出现的突发状况。

2.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述第一主液压缸包括第一主液压缸的第一缸体和第一主液压缸的第一活塞杆，第二主液压缸包括第二主液压缸的第二缸体和第二主液压缸的第二活塞杆，第一主液压缸的第一活塞杆的一端、第二主液压缸的第二活塞杆的一端都与下平台连接，第一主液压缸的第一活塞杆的另一端与第一主液压缸的第一缸体连接，第二主液压缸的第二活塞杆的另一端与第二主液压缸的第二缸体连接，第一主液压缸的第一缸体的底端、第二主液压缸的第二缸体的底端都与底座连接。

3.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述副液压缸包括副液压缸缸体、副液压缸二级活塞杆和副液压缸一级活塞杆，副液压缸缸体、副液压缸二级活塞杆和副液压缸一级活塞杆从下往上依次连接。

4.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述双平行四边形机构保证在主液压缸、副液压缸的驱动下，顶梁始终保持在水平状态；独立控制主液压缸、副液压缸，进而实现分别控制双平行四边形机构，调整顶梁在危险煤层下的空间位置。

5.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述柔性铰链保证顶梁上平台所受煤层的压力集中在顶梁的中心位置，主液压缸的支撑点有效范围内，有效地避免支顶掩护式液压支架装备侧翻，提高了装备的使用寿命和煤层的安全系数。

6.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述单自由度伸缩式位移传感器测出顶梁上下平台的相对位移变化，根据此位移变化，使得支顶掩护式液压支架装备实时调整前后位置。

7.根据权利要求1所述的支顶掩护式液压支架，其特征在于，所述支顶掩护式液压支架的数量为多台，其中一台支顶掩护式液压支架需要调整位置时，其余支顶掩护式液压支架能够起到支撑煤层的作用。